基于绿豆蛋白、玫瑰粉和亚麻籽胶的老年人3D打印质构改良食品的制备与表征

来源： 科学私享

2023年9月15日，江南大学张慜教授团队在农林科学1区TOP期刊Journal of Food Engineering(IF: 5.5)上在线发表题为“Preparation and characterization of 3D printed texture-modified food for the elderly using mung bean protein, rose powder, and flaxseed gum”的研究性论文。

由于牙齿脱落、舌/口腔力量减弱和其他身体功能的衰弱等因素，老年人患吞咽障碍的比例正在增加。为了防止患者脱水和营养不良，他们吃的食物就必须足够软，以便咀嚼和安全吞咽。因此，吞咽障碍患者通常会吃一些更好吸收的增稠的液体或者易于咀嚼和可安全吞咽泥状食物。然而，这些食物通常在外观上没有吸引力，并且不能增加患者的食欲。值得注意的是3D打印技术能够增强视觉外观、定制质构和提供个性化营养。因此，3D打印是制备吞咽障碍患者食品的最可行方法之一。

在这项研究中，将亚麻籽胶（FG）(0%–1.5%)与绿豆蛋白（MBP）和玫瑰粉（RP）进行复配，用于开发3D打印模型吞咽障碍食品。对配方油墨的流变性、水的状态、脱水收缩、表面形态和质构进行了表征。另外，还评估了他们的3D打印性能。国际吞咽障碍食物标准行动委员会（IDDSI）推荐的测试用于评估其作为吞咽障碍特定食物的可行性。还进行了体外消化实验来评估这些油墨的可消化性。

研究亮点
绿豆蛋白和玫瑰用于制备3D打印质构改良的食品。

亚麻籽胶被成功地用作绿豆蛋白和玫瑰混合物的质构改良剂。

含0.9%亚麻籽胶的油墨易于吞咽，打印性能最好。

将0.3%-0.9%的亚麻籽胶与绿豆蛋白混合不妨碍绿豆蛋白的体外消化。

亚麻籽胶在体外消化过程中对酚类化合物具有保护作用。

研究结论
评价了亚麻籽胶（FG）作为质构改良剂对以绿豆蛋白（MBP）和玫瑰花粉（RP)为主要成分的3D打印食品的适用性。

低浓度（0.3%-1.2%，w/w）FG的加入通过改善机械强度和粘度改善了可印刷性和形状稳定性。添加0.9% FG的油墨具有最佳的印刷性能（表面光滑，自支撑性能好，尺寸稳定性好）。

然而，当较高浓度（1.5%，w/w）的FG加入时，由于不相容性的增加，会导致MBP和FG之间发生微相分离；这种油墨配方打印精度低，并且在3D打印形状中产生粗糙的表面。

含0.9% FG的油墨配方在IDDSI框架的叉压、叉滴、勺倾斜实验中表现良好，可归类为4级-高度稠/细泥型吞咽障碍食品。

添加 0.9% 的 FG 不会妨碍MBP的消化，并且还有助于在体外消化时保留较高的总游离酚含量。

这项研究通过3D打印技术，利用MBP、RP和FG开发了一种低成本、以植物为基础、富含酚类物质的吞咽障碍特定食物。

然而，这项工作使用了有限的成分（MBP, RP和FG），并使用实验室规模的3D打印机进行操作。

未来的研究有望将工艺放大到中试和大试，并使用脂质、调味料和甜味剂等辅料和添加剂成分，以满足吞咽障碍人群的需求。

图1. 含绿豆蛋白( MBP ) +玫瑰粉( RP )和亚麻籽胶( FG )的油墨的流变性。

图2. 含不同浓度亚麻籽胶( FG )的绿豆蛋白( MBP ) +玫瑰粉( RP )油墨的蠕变响应结果。

图3. 含有绿豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同浓度亚麻籽胶（FG）的油墨配方的水分流动性。

图4. 含有绿豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同浓度亚麻籽胶（FG）的油墨配方的FT-IR光谱。

图5. 含有绿豆蛋白 （MBP） + 玫瑰粉 （RP） 和不同浓度亚麻籽胶 （FG） 的油墨配方的 SEM 图像。

图6. 含有绿豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同浓度亚麻籽胶（FG）的油墨配方的质构分析。

图7. 使用含有绿豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同浓度亚麻籽胶（FG）的油墨配方的3D打印模型。

图8. 使用含有绿豆蛋白（MBP）+玫瑰粉（RP）和不同浓度亚麻籽胶（FG）的油墨配方的打印模型的尺寸（A，B）和高度稳定性（C）。

论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2023.111750